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结构评估的无损检测

本文描述了无损检测如何帮助结构工程师评估现有建筑的结构状况,如停车场,公寓和其他已建设施。

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结构状态评估的无损检测结构状态评估通常是指收集的过程观察而且数据通过对结构的现有情况的介绍系统的而且科学方法。根据安大略专业工程师指南现有楼宇及指定构筑物的结构状况评估(PEO, 2016年11月),结构状态评估是在专业工程实践范围内的。这主要分为两类:

  • 初步评估
  • 详细的条件评估

根据条件评估的目标、结构的物理条件和建筑配置的不同,评估方法可能会有所不同。例如,评估可以限制为非侵入性的目视检查仅(主要在初步评估中),或可能涉及侵入性和破坏性的方法获取样本(主要在详细条件评估中)。

使用结构状态评估的无损检测是常见的做法。使用不同的无损检测方法的多技术方法可以在不同的工程应用中以不同的方式帮助工程师。在本文中,我们将简要回顾工程师在评估现有结构时所面临的一些最常见的挑战。然后,我们将回顾各种NDT方法如何帮助工程师获得关于材料和结构组件的不同机械和耐久性性能的信息。

目视检查

结构状态评估

一个可靠的结构状态评估很大程度上依赖于严谨观察,收集准确的数据可以充分描述了该结构的现状,进行了调查。在此过程中,工程师们正在寻找结构部件的缺陷和损坏第一步。对构件的近距离目视检查为结构系统的快速筛选提供了一种具有成本效益的方法。然而,这并没有提供任何关于材料属性的信息,或隐藏的次表面缺陷.下面总结了结构工程师感兴趣的一些最重要的问题:

1 -结构细节

为了评估结构系统的承载能力,工程师必须获得关于现有构件的尺寸和配置的准确信息。以下是其中一些重要的细节:

  • 横截面尺寸
  • 钢筋尺寸
  • 螺纹钢间距和型式
  • 混凝土保护层厚度
  • 混凝土构件厚度,只有一侧通道
  • 预应力/后张筋在混凝土梁和板中的位置。

目视检查和卷尺测量可以帮助确定易接近结构部件的整体截面尺寸。然而,它不提供关于地下成分的信息。

目视检查

无损检测可以帮助工程师更好地理解这些细节。例如,探地雷达(GPR)可用于准确定位钢筋。这是一种快速、经济、100%非侵入的方法。探地雷达可以帮助检验员和工程师验证已建成钢筋,识别顶部和底部钢筋位置(即在板和墙),并找到横向钢筋的配置。例如,如果结构工程师需要验证潜在塑料铰区钢筋的间距,探地雷达可以帮助验证箍的间距。

结构状态评估的超声检测另一组重要的检测是混凝土的超声波检测。超声波方法,如超声波脉冲回波可用于预测混凝土单元的厚度与单向通路。这在隧道衬砌、主干渠和桥台墙中很重要。对衬砌厚度的评估可以帮助工程师以更高的精度评估整体强度。

2-结构完整性和缺陷

表面和次表面缺陷会影响结构的完整性。获取结构组件中潜在问题的信息非常重要。以下是可能影响结构性能的重要缺陷列表。

  • 混凝土裂缝
  • 在混凝土孔隙
  • 混凝土板、桥面等的分层
  • 发行债券(新旧混凝土)
  • 劣质材料(蜂窝)
  • 劣化混凝土(碱-硅反应,风化混凝土等)

混凝土开裂结构状态评估的无损检测方法可用于结构完整性评估和结构潜在缺陷的定位。混凝土超声检测为评估混凝土材料和混凝土结构的裂缝深度提供了一种经济有效的方法。超声脉冲速度(UPV)不仅可以用来评价混凝土材料的质量,还可以用来研究裂缝深度。该试验也可用于识别地下缺陷,和混凝土构件的空洞,如混凝土板,混凝土墙。如果工程师对评估关键位置的混凝土质量感兴趣,如柱基础,或剪力墙,这种方法可以帮助。另一种应用是当混凝土板受到额外的铅或活荷载时。该试验为研究现有混凝土单元在新荷载条件下的可靠性提供了一个很好的工具。在钢结构中,超声波检测可用于评价硬度、焊接质量和锚杆的状况。

3-混凝土材料强度

详细结构状态评估的一个关键方面是结构构件的能力评估。除了截面尺寸外,工程师还经常寻找帮助他们估算材料强度的方法。在混凝土结构中,发展和使用现场方法估计混凝土强度已成为过去二十年的热门话题。几次尝试将混凝土强度与不同无损检测方法得到的结果联系起来。用回弹锤估算混凝土强度的就地方法

最广泛使用的方法是回弹锤(施密特锤)测试。虽然理论上混凝土强度与回弹数之间不存在相关性,但通常采用该试验进行强度的比较评价。此外,通过在回弹数和混凝土强度之间建立具体工程的相关性,可以显著减少侵入性试验的次数。

另一个不是100%非侵入性的主要测试是拉拔测试,测试结果可用于评估混凝土的抗压强度。

4-腐蚀检查和监控

服务-腐蚀检查和监测腐蚀在现有钢筋混凝土结构中很常见。在进行结构状态评估时,工程师需要找到以下三个问题的正确答案:

  • 结构的当前状态是什么?
  • 腐蚀速率是多少?(腐蚀动力学)
  • 剩余容量和使用寿命是多少?

无损检测长期以来一直应用于钢筋混凝土结构的腐蚀检测和监测。(腐蚀检测的无损检测方法研究人员开发了各种工具和方法来评估钢筋混凝土结构的腐蚀活性。

桥面状况测量-超声脉冲速度和脉冲回波半电池腐蚀电位测绘是一种快速的非破坏性的方法来评估混凝土结构的腐蚀可能性。它可以用来评估发生活性腐蚀的可能性。该测试的简单性使其广泛用于大面积的检查,如停车场板和桥面。该测试也可用于验证修复混凝土结构的质量。

腐蚀速率测量会给等式增加一条新信息。腐蚀速率测量可以用来评估腐蚀发生的速度。这通常被报告为每年的截面损失。腐蚀速率可以通过侵入式和非侵入式程序来确定。大多数商用器件的工作基于估计极化电阻,其中半电池电位的变化是在外加电流/电压下测量的。

表面电阻率是提供混凝土材料导电性信息的另一项重要测试。该测试可以帮助评估混凝土对侵蚀剂(如氯离子)的抵抗力。

从这些试验中获得的信息可用于确定结构的剩余使用寿命。

5 -地下空洞

在老旧的混凝土建筑中,楼板出现空洞是一个常见的问题。随着时间的推移,地下的土壤可能会被冲刷掉,留下可能影响安全性和可靠性的空隙和空洞区域。脉冲响应法是一种无损测量混凝土板空腔的有效方法。

结构状态评估的无损检测

另一个重要问题是隧道和污水干渠的混凝土衬砌下存在空隙和空洞。水流会冲刷掉衬里下面的土壤,留下空隙。超声脉冲回波和超声层析成像可用于评价地下空洞的程度。

侵入性的方法

虽然非侵入性方法通常是首选,但在某些情况下,工程师需要更仔细地查看细节。为了评估材料的某些力学性能,从混凝土结构中取岩心样品或切割钢筋是必要的。

结构状态评估的多技术方法

使用以下组合结构状态评估的无损检测可以帮助工程师以更好的准确性收集有关已存在缺陷的关键信息。这些测试的主要优点是它们是重复的,可以用于定期检查和监视。如果一个或两个测试指出了存在的问题,诊断的准确性将会提高。此外,这些测试可以很好地相互补充。例如,GPR扫描和超声断层扫描可以结合起来收集结构细节信息,如单元的厚度、加固结构和地下缺陷的存在。

另一个很好的例子是,多使用半电池腐蚀电位图、表面电阻率和覆盖层厚度测量,这可以帮助工程师进行桥梁状况调查。

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关于“结构评估无损检测”的12条思考

  1. 当你说混凝土扫描的无损检测可以帮助工程师了解混凝土的次表面成分时,你说的很好。我一直想开始为我的家扩建,但我一直有点担心我们添加的地基。也许我应该让人给你做些检查确保它没事。

  2. 我从来不知道腐蚀在钢筋混凝土结构中是常见的。据我所知,你应该事先规划,确保物业处于最佳状态。我曾经认为建筑物的结构并不重要,但看完这篇文章后,我可以得出结论,事实恰恰相反。

    1. 亲爱的Faylinn,

      谢谢你!我知道你从事物业管理工作。有趣的是,我们在这个领域确实有一些客户。在这方面,我们的服务旨在通过采用先进的无损检测解决方案,帮助客户降低整体维护成本。这些解决方案有助于确定耐久性或结构相关问题。例如,它可以帮助评估停车场的腐蚀活动。或者它可以帮助识别工业设施的其他恶化机制。这些解决方案通常是客户的首选,因为它们更少或非侵入性。

  3. 感谢您指出,无损检测可以帮助评估和评估建筑的结构完整性,并发现潜在的缺陷。我认为非破坏性测试是有用的,如果你想增加一个建筑,但不确定它的结构完整性是什么,你是否可以增加。我认为这是一种很好的方式,可以让我们在这样的事情上做出更安全、更明智的决定,而不必担心会破坏任何有助于简化一切的东西。

    1. 当然,这取决于您的测试区域。当该测试用于规则的系统网格时,其有效性和结束性更强。
      这有助于评估和比较不同位置的质量和表面硬度。

      在每个测试地点,应根据ASTM C 805收集和研究10个读数。

  4. 谢谢你的精彩帖子。我相信很多人在看完这篇文章后会有很多感悟。NGT确实是一个值得投资的优秀测试。继续努力让人们了解这些进步。

  5. 感谢您的分享,收集关于结构当前状态的观察和数据的过程被称为结构状态评估。它是通过系统和科学的方法完成的。我想,如果一个公司正在进行一个项目,它应该考虑聘请一个可靠的服务,可以帮助做结构检查。

  6. 你谈到了检验混凝土材料强度的重要性,这很好。在我看来,在建筑行业,定期检查是必须的,以确保其质量。这样,他们就能知道一个结构及其材料是否足够坚固,能够承受建筑的重量。我认为你很好地解释了检查施工区域及其条件的重要性。

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